工程热力学试卷(2002)武汉理工.doc

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1、工程热力学试卷(2002)一、简答题（每题5分，共25分）1.在p-v图及T-s图上画出空气的n=1.2的膨胀过程1-2和n=1.6的压缩过程1-3，并确定过程1-2和1-3中功和热量的正负号及初终态热力学能的大小。2.分别以服从p(v?b)?RgT的气体（b为物性常数）和服从2()gpavbRTv?????????的气体（其中a、b为物性常数）为工质，在两个恒温热源T1和T2之间进行卡诺循环，试比较哪个循环的热效率大一些，为什么？3.气流的初压力为0.15MPa，温度为300℃，流速为20m/s，喷管的背压为0.1MPa，为获得最大出口流速，应选择什么形式的喷

2、管，为什么？4.空气在气缸内经历不可逆过程，内能减少15kJ，对外作功10kJ，试分析空气的熵变有哪几种可能性？为什么？5.提高活塞式内燃机实际循环热效率ηt的热力学措施有哪些？其热力学依据是什么？二、计算题（共75分）1.人体热量的消耗率通常为356kJ/h，在作激烈运动时则达628kJ/h。在热天皮肤经由汗的蒸发来散热，若汗的蒸发在定压且与皮肤相同温度(27℃)下进行，问运动时多余热量需每小时蒸发多少汗才能排出？（5分）已知：t=26℃：h'=108.95kJ/kg、h"=2548.6kJ/kg；t=28℃：h'=117.31kJ/kg、h"=2552.3k

3、J/kg2.容积V=0.5m3的空气初压p1=0.3MPa，初温t1=150℃，经不可逆膨胀过程到终态p2=0.08MPa，t2=20℃。求过程中热力学能、焓及熵的变化量。空气作为理想气体，其比热容可取定值，气体常数gR=287J/(kg·K)；pc=1005J/(kg·K)。（5分）3.刚性容器内有2kg，35℃、2MPa的氮气，向容器内注入适量的氧气，使容器内压力达3MPa。若过程中温度维持不变，求加入氧气的质量和过程熵变。已知：氧气和氮气比热容取定值，氧气气体常数gR=260J/(kg·K)、pc=917J/(kg·K)；氮气气体常数gR=297J/(kg

4、·K)；pc=1038J/(kg·K)。(10分)4.利用热水取暖，进入取暖器的热水温度为90℃，流出时温度为50℃，若室内温度维持25℃，为维持室内温度恒定需供热72000kJ/h。求（1）热水流量(kg/s)；（2）以水为系统，求过程的熵流、熵产及作功能力损失；（3）若采用电加热器，加热器的功率多少？加热过程作功能力损失多少？假定空气作理想气体，比热容取定值，气体常数gR=287J/(kg·K)、pc=1005J/(kg·K)；水的焓值近似为h=4.187·tkJ/kg；环境大气温度为0℃。（15分）5.活塞压缩机每分钟转速360转，从环境吸进21℃的空气1

5、4m3将之压缩到0.909MPa输出。设压缩过程为可逆多变过程，多变指数为1.3，压缩机容积效率ηv=0.95。求：(1)所需输入压缩机的理论功率；(2)余隙容积比及活塞排量。(3)若改用两级压缩，中间冷却，中间压力比应取多少？需输入压缩机的理论功率是多少？空气作理想气体，比热容取定值；gR=287J/(kg·K)、pc=1005J/(kg·K)，环境大气压pb=0.101MPa。（15分）6.某蒸汽循环按基本朗肯循环运行，自过热器来的新蒸汽p1=17MPa、t1=550℃，进入汽轮机可逆膨胀作功，然后排入维持在5kPa的冷凝器。若忽略水泵功，求：(1)画出循环

6、的T-s图；(2)1kg工质在锅炉及过热器中的吸热量；(3)蒸汽在汽轮机内作的功；(4)循环效率；(5)若新蒸汽参数及冷凝器压力不变，但汽轮机的相对内部效率为0.92，再求循环热效率。已知：p=17MPa、t=550℃：h=3426.8kJ/kg；v=0.0199213m3/kg；s=6.4416kJ/(kg·K)p=5kPa：ts=32.9℃；h'=137.72kJ/kg；h"=2560.55kJ/kg；s'=0.4761kJ/(kg·K)；s"=8.3930kJ/(kg·K)。（15分）7.湿空气干球温度40℃，含湿量d=0.04kg/kg干空气，若环境压力

7、为pb=0.1MPa，求：(1)水蒸汽的分压力pv；(2)相对湿度?；(3)露点温度td；(4)湿空气的焓h。(10分)已知压力为0.1MPa时饱和湿空气表如下：干球温度t/℃353637383940455055饱和分压力ps/kPa5.6225.9406.2746.6246.9917.3759.58212.335